基坑施工過(guò)程模擬

1、基坑施工過(guò)程模擬 在常規(guī)的工程設(shè)計(jì)計(jì)算中，對(duì)于假設(shè)有 n 道支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)，考慮先支撐后開(kāi)挖的原則，詳細(xì)分析過(guò)程如下： （1）首先挖土至第一道支撐底標(biāo)高，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 6-10（a）所示，施加外側(cè)的水土壓力計(jì)算此時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形； （2）第一道支撐施工（有預(yù)加軸力時(shí)應(yīng)施加軸力），計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 6-10（b）所示，此時(shí)水土壓力增量為 0，只需計(jì)算在預(yù)加軸力作用下支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形等； （3）挖土至其次道支撐底標(biāo)高，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 6-10（c）所示，施加水土壓力增量，并計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)在新的水土壓力作用下的變形及內(nèi)力等； （4）依次類(lèi)推，施加第 道支撐及開(kāi)挖第 層土體，直至基坑開(kāi)挖至基底位置。

2、 ( a)開(kāi)挖至第一層土； (b) 施工第一道支撐； (c) 開(kāi)挖至其次層土 實(shí)際上，在采用多道支撐或錨桿的支護(hù)結(jié)構(gòu)中，各支撐或錨桿的受力先后是不同的，支撐或錨桿是在基坑開(kāi)挖到一定深度后才加上的，即在墻體產(chǎn)生了一定位移后才加上的（圖6-11）。各支撐或錨桿發(fā)揮作用的時(shí)刻不同，先加上的支撐或錨桿較早參加了共同作用，后加上的則較遲產(chǎn)生作用。 為考慮設(shè)置支撐和開(kāi)挖的實(shí)際施工過(guò)程，楊光華 5 提出了一種可以考慮逐步加撐或加錨和逐步開(kāi)挖的囫圇施工過(guò)程的土、墻、支撐或錨桿共同作用的容易增量計(jì)算法，并從理論上對(duì)其正確性舉行了證實(shí)，通過(guò)計(jì)算實(shí)例說(shuō)明白其合理性，為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)供應(yīng)了一種更為合理的計(jì)算方法。 增量

3、法的計(jì)算過(guò)程如圖 6-12 所示。為在開(kāi)挖面以下 H 1 處加支撐，先開(kāi)挖到 H 1 +H，此時(shí)，相應(yīng)荷載和計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 6-12 (b)所示，q 1 為土壓力，求解可得開(kāi)挖面以下土彈簧的反力 相應(yīng)的墻體內(nèi)力和位移也可求得。在墻頂下 H 1 處加剛度為 K 的支撐，然后由 H 1 +H 開(kāi)挖到 H 2 處，這一過(guò)程的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 6-12 (c)所示。土壓力的增量為 q 2 -q 1 。因?yàn)?K 1 和 K 2 兩彈簧被挖去，彈簧對(duì)墻體作使勁 應(yīng)反向作用在墻體上，求解得此時(shí)各彈簧對(duì)墻體作使勁為 囫圇開(kāi)挖加支撐施工過(guò)程如圖 6-12(d)所示，為圖 6-12 (b)、(c)兩個(gè)增量過(guò)程迭加的結(jié)果

4、。圖 6-12 (b)、(c)兩個(gè)增量過(guò)程所得的墻體內(nèi)力和位移迭加即為囫圇施工過(guò)程終于的墻體內(nèi)力和位移。 增量法考慮了施工過(guò)程，符合工程實(shí)際，所得的墻體內(nèi)力和支撐反力比不考慮施工過(guò)程的計(jì)算方法所得的結(jié)果更為合理。文獻(xiàn)中給出了一個(gè)實(shí)際的工程案例說(shuō)明增量法的計(jì)算結(jié)果更為合理。圖 6-13 所示為廣州珠江過(guò)江隧道深基坑開(kāi)挖工程某槽段的剖面圖。該基坑開(kāi)挖深度 17.8m，基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用 T 型截面的地下繼續(xù)墻，在標(biāo)高 4.5、-1.5、-7.5m 處各設(shè)一道工字鋼支撐。 開(kāi)挖和加撐的挨次為： （1）從7.5m 開(kāi)挖到3.0m； （2）在4.5m 處加第一道支撐，由3.0m開(kāi)挖到-3.0m； （3）

5、在-1.5m加其次道支撐，由-3.0m開(kāi)挖到-8.5m； （4）在-7.5m 加第三道支撐，由-8.5m 開(kāi)挖到-10.3m。各道支撐剛度及開(kāi)挖和加撐過(guò)程如圖 6-13 所示。 若不考慮施工過(guò)程，相應(yīng)的墻體彎矩和各道支撐反力如圖 6-14 所示。比較圖 6-14(a)、(b)可見(jiàn)，增量法考慮了施工過(guò)程，計(jì)算所得墻體彎矩遠(yuǎn)大于不考慮施工過(guò)程的常規(guī)計(jì)算方法計(jì)算所得彎矩。由此可見(jiàn)，采用不考慮施工過(guò)程的計(jì)算結(jié)果舉行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是偏不平安的。不考慮施工過(guò)程所得的支撐軸力計(jì)算結(jié)果也不合理，偏大。例如， K 3 的軸力是從-8.5m 開(kāi)挖到-10.3m 這一增量過(guò)程產(chǎn)生的，這一過(guò)程產(chǎn)生的增量荷載僅為 700kN，且應(yīng)由開(kāi)挖面以下土體和三道支撐共同擔(dān)當(dāng)。而不考慮施工過(guò)程所得的 K 3 的軸力達(dá)到 520kN，結(jié)果明顯偏大，采用這樣的結(jié)果設(shè)計(jì)支撐或錨